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JP4357741B2 - 変速機用ギヤシフタ - Google Patents

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Description

【０００１】
本発明は請求項１の上位概念に基づく多段変速機用ギヤシフタに関する。
【０００２】
本発明の根底にあるのは、可変の同期時間と迅速なシフト時間を可能にするギヤシフタを提示する課題である。
【０００３】
この課題は請求項１の特徴を有するギヤシフタによって解決される。実施態様が従属請求項の主題である。
【０００４】
多段変速機の各段ごとに弁、シフトシリンダ、ピストン及びシフト部材が統合された１個のユニットを設けることを提案する。
【０００５】
起動する弁としてパルス操作二二方弁が使用される。その場合シフトシリンダに対するピストンの現在位置を表示する位置測定装置が使用される。
【０００６】
それによって歯車をトルク伝達結合に挿入するときにシフト力とシフト時間を適合させることが可能である。適合とは、とりわけ結合の接続のときに切断の場合より高い周波数が弁に働くことである。
【０００７】
別の有利な実施態様では平地でシフトするときの二二方弁のパルス周波数が、平坦でない地形即ち上り坂及び下り坂でのシフトの場合のパルス周波数と異なるように設定される。
【０００８】
別の有利な実施態様では二二方弁のパルス周波数を車両重量に応じて制御することができるように構成されている。
【０００９】
有利な実施態様ではパルス操作弁の操作が弁の定格電圧の数倍の電圧で行われる。
【００１０】
位置測定装置はシフトシリンダの内部に配設することが好ましい。また位置測定装置をシフトシリンダの外部の位置に設けることもでき、この位置で位置測定装置はユニットの可動部と連結される。
【００１１】
別の有利な実施態様ではシフトユニットのピストンがピストン棒の上に配設され、このピストン棒上で軸方向に移動可能である。この１本のピストン棒に複数個の段のシフトユニットのピストンを互いに妨げ合うことなく設けることができる。各段のユニットを１列に配列することが好ましい。
【００１２】
別の有利な実施態様では各シフトユニットがそれぞれ１つの段に属し、複数個のシフトユニットが１個の部品にまとめられる。この部品は変速機と別個に組立てることができ、その上で変速機に１個のユニットとして適合させ、付設することができる。これによってギヤシフタ一式を変速機の機種にかかわりなく別個に製作し、試験することが可能である。
【００１３】
有利な実施態様ではギヤシフタがシフトシリンダの縁端部へのピストンの衝突接触を緩衝するストップを有する。このストップはシフトシリンダの内部に設けることができ、又は外部でシフトユニットのピストンと連結された部分に設けることもできる。
【００１４】
公知のギヤシフタと対照的にすべてのギヤシフタが段の直近にある。
【００１５】
１つの段 (schaltgruppe) は、変速機の中に並置されて、交互にトルク伝達に接続することができる２個の歯車からなることが好ましい。しかし例えば後退変速比にシフトするときに相対する２個の歯車を接続しないでよいならば、１つの段がトルク伝達に接続される１個の歯車だけからなることも可能である。
【００１６】
コンパクトなユニットに構成することによって、好ましくはシフトフォーク又はシフトロッカからなるシフト部材とシフトシリンダ及びシフトピストンとの間の結合部材が不要になる。このような結合部材は前述のようにおおむね鋼製のシフトロッドであり、変速機の全重量に大いに寄与する。シフトを起動する命令とシフト部材の運動の間の応答時間は、運動させられる重いシフトロッドの廃止によって著しく短縮される。
【００１７】
図面に基づいて本発明を詳述する。
【００１８】
図１は、ここには図示しない車両の変速機１０２の概略図を示す。変速機１０２はクラッチ・ベルハウジング１０４と、主変速機１０６と、補助変速機１０８と、さらには駆動軸１１０と、出力フランジ１１４を有する従動軸１１２と、を備えている。主変速機１０６には、部品１１６が設けられている。部品１１６は、ここに示す構成では３個の個別のギヤシフタ１１８、１２０及び１２２を有する。一例として示すギヤシフタ１１８のシフトフォーク１２４は、スライドスリーブ１２６に係合している。スライドスリーブ１２６は軸１２８に沿って軸方向に移動可能であり、軸１２８に回転不能に固着されている。トルク伝達経路を形成するため、スライドスリーブ１２６は移動することによって歯車１３０又は歯車１３２と連結される。ギヤシフタ１１８、１２０及び１２２は、電線１３４を介して、制御装置１３６、例えば変速機用電子計算機又は自動車の主コンピュータに接続される。またギヤシフタ１１８、１２０及び１２２は、管路１４０を介して作動流体の圧力源１３８に接続される。
【００１９】
図２は、ギヤシフタ１１８、１２０及び１２２が１つの部品１１６にまとめられている変速機１０２のハウジングの部分図を示す。部品１１６は、結合部材１４４により変速機１０２に固定される。ギヤシフタ１１８、１２０及び１２２には、作動流体の供給のための管路１４０と、制御装置１３６に接続された電線１３４が接続されている。
【００２０】
図３は、位置測定装置及びパルス操作式方向制御弁を有する自動車自動変速機のギヤシフタ１１８の動作原理を示す縦断面図である。ギヤシフタ１１８は、２つのシリンダ部分１Ａ及び１Ｂで構成されたシフトシリンダ１とシフトピストン２とを有する。
【００２１】
シフトシリンダ１を２つの別個のシリンダ部分１Ａ及び１Ｂで構成することによって被動質量を大幅に減少することができる。
【００２２】
図示の実施例ではシフト部材として形成されたシフトピストン２が、固定されたシリンダ部分１Ａと１Ｂの間で運動する。
【００２３】
その場合シフトピストン２は一体の構成部分としてシフトフォーク２Ａを備えた構成になっているから、シフトピストン２と別のシフト部材例えばシフトフォーク２Ａ又はシフトロッカとの間に結合部材は不要である。こうしてシフトピストン２とシフトフォーク２Ａの間の結合は、堅固に、かつ最短距離で形成されている。
【００２４】
なお、図示はしていないが、シリンダ部分１Ａ及び１Ｂとシフトフォーク２Ａが連結され、シリンダ部分１Ａ及び１Ｂがシフトピストン２に対して相対運動を行うように構成することも同様に可能である。
【００２５】
設計上極めて有利な、即ち２個のシリンダ部分１Ａ及び１Ｂからなる分割型のシフトシリンダ１の構造に基づき、シリンダ部分１Ａ及び１Ｂをシフト部材として利用することもできるから、多様な変速機設計が可能である。
【００２６】
図３に示すように、シフトシリンダ１の中又はシリンダ部分１Ａ及び１Ｂの間のシフトピストン２の位置の検出のために、制御装置１３６に接続された位置測定装置３、例えば誘導位置センサが、シフトピストン２の移動軸と平行に取付けられている。制御装置１３６は誘導位置センサが検出したシフトピストン２の位置に応じて電子制御信号をパルス操作弁４、５、６及び７へ転送する。
【００２７】
シフトピストン２は案内肩部２Ｂを有しており、各シリンダ部分１Ａ及び１Ｂに形成された旋削みぞ８の中で、シフトピストン２はこの案内肩部により案内される。シリンダ部分１Ａ及び１Ｂもシフトピストン２もバー９の周りに配設されている。バー９はシリンダ部分１Ａ及び１Ｂとシフトピストン２の中心部をシフトピストン２の運動方向へ貫通する。
【００２８】
シフトシリンダ１のシリンダ部分１Ａ及び１Ｂとシフトピストン２とをバー９に配設したことは、とりわけそれによって１列のシフトシリンダを僅かな取付け場所で簡単に配設することができ、特に部品費の減少と簡単な組立が決定的なコストの利点をもたらすため、好都合である。原則として変速機のすべてのギヤシフタのための操作部をこのバー９に取付けることができる。
【００２９】
図３を参照すれば、シリンダ部分１Ａ及び１Ｂは予備組立した上でバー９に取付けて固定しているが、もちろん変速機の寸法公差によっては取付け状態で固定することもできる。
【００３０】
シフトシリンダ１の中のシフトピストン２の切換えのために、外部圧力源１３８から圧力管１０又は１１を経て空気圧又は液圧作動媒体がギヤシフタへ送られる。圧力管１０及び１１に対してそれぞれ２個の電磁二二方弁４、５及び６、７が介装されており、これらの弁は、経験的に又はシミュレーションで確かめたこの行程位置での最適速度に相当する速度でシフトピストン２が運動するように、圧力管１０および１１を通る作動媒体の流れを制御する。なお弁制御の仕方は変速機の特性に基づきシフトされる質量に応じて適合させることができる。
【００３１】
パルス操作弁４、５、６及び７は、４ボルトで連続運転できるように設計されているが、この場合は２４ボルトのパルスで操作される。パルス操作弁４、５、６及び７を強い電流パルスで駆動することにより、弁は極めて迅速に応答する。その場合パルス操作弁４、５、６及び７は、位置測定装置３が検出するシフトシリンダ１の中のシフトピストン２の位置に応じて、制御装置１３６によって制御される。シフトピストン２の位置に応じて種々の電気パルスがパルス操作弁４、５、６及び７へ送出され、その際パルス操作弁は予め定められた高いパルス周波数で開放され、予め定められた低いパルス周波数で閉鎖される。こうしてシフトシリンダ１の中のシフトピストン２を運動させる作動媒質の流れ、またそれとともにシフトシリンダ１の中のシフトピストン２のシフト操作時の速度が変更される。その場合パルス操作弁４、５、６及び７の制御は、すべてのパルス操作弁が、個別に、又は相反するように、又は一緒に、動作するように設計されている。このようにして、シフトピストンの種々異なる速度、またそれとともに種々異なる動的力を得るようにしている。
【００３２】
このようにしてシフトピストンが変速機の同期開始までの全シフト行程の間はなるべく全圧力で運動させられ、同期段階の終了の後は小さな速度で末端位置へ運ばれるように、シフトピストン速度が夫々２個のパルス操作二二方弁によって変えられる。
【００３３】
次にギヤシフタの機能を明らかにするためにシフト過程の原理を説明する。
【００３４】
シフト過程において、作動媒質が管路１０を通りギヤシフタへ送られると、流入弁の機能を有するパルス操作弁５が開放され、流出弁として形成されたパルス操作弁４は閉鎖される。こうして作動媒質は管路１０を経てシリンダ部分１Ａを通り、シフトピストン２の作動室１２に到達し、シフトピストン２をシリンダ部分１Ａのストップ面１３から、ストップ面１３と相対するシリンダ部分１Ｂのストップ面１４の方向へ移動させる。
【００３５】
変速機で同期段階が始まると、シフトピストン２はストップ面１４に衝突接触する直前にロック位置にとどまる。その際、管路１０により作動媒質が引き続き供給されるので、シフトピストン２への圧力の作用が大幅に増加する。
【００３６】
シフトピストン２の運動方向にあるシフトピストンの作動室１２の部分は、全シフト操作中に圧力管１１及び流出弁として設計された開いたパルス操作弁６によって放圧される。その場合作動媒質の供給のためのパルス操作弁７は閉じている。
【００３７】
同期過程の終了とともにシフトピストン２がロックを解除され、それでシフトピストン２は再びストップ面１４の末端位置の方向へ、同期過程の間の高い給圧に基づき大きな速度で運動させられる。その際シフトピストン２の位置は位置測定装置３によって検出される。位置測定装置３は、空気放出のためのパルス操作弁６が閉鎖されるように、電気パルスでパルス操作弁６及び７を制御する。その結果、作動媒質のいわゆるクッション作用により、ストップ面１４に至る最後の短い区間におけるシフトピストン２の運動が急激に減少する。圧力管１０のパルス操作弁５を経由する圧力供給は、変速機の同期段階でのシフトピストン２の短時間の停止の間又はその終り頃に供給弁５の閉鎖によって調整される。シフトピストン２とストップ面１４の間の作動媒質のクッション作用に関わらず、シフトピストン２を末端位置に持って行くために、シフトピストン２がストップ面１４に衝突接触する直前にパルス操作弁６が位置測定装置３によって開放位置に切換えられ、これによりシフトピストン２とストップ面１４の間にある作動媒質は圧力管１１から逃げることができ、シフトピストン２がストップ面１４に衝突接触したときにリバウンドが発生しない。
【００３８】
逆方向操作の場合には、同じシフト動作が逆方向に行われ、パルス操作弁５及び６が閉鎖され、ギヤシフタは圧力管１１と開いたパルス操作弁７により圧力を送給され、開いたパルス操作弁４と圧力管１０により放圧される。
【００３９】
提案のギヤシフタではパルス操作弁の電子制御によって同期時間を変えることが可能である。こうして平地でのシフトと下り坂及び上り坂でのシフトとに対して同期操作が別様に行われる。平地でシフトするときは、同期装置を極めてていねいに操作することができる。下り坂では同期装置は高いパルス周波数が働き、最大負荷まで利用され、その結果安全性にとって重要なシフト時間の短縮を達成できる。シフト力又は同期力が可変であることによって、シフト速度が最適化される。
【００４０】
車両にさらに車両重量の計算が設けられるならば、この計算の結果をパルス周波数の制御に併せて組み入れることができる。こうして同期時間を車両重量に応じて適合させることができ、シフト時間の一層の最適化と同期作用のていねいな扱いを得ることができる。
【００４１】
連結される歯車装置の歯と歯の衝突状態でのシフトを回避するために、このような状態の監視を設けることができる。このような状態が認識されると、同期作用で抵抗トルクが得られ、歯と歯の衝突を解消するために、同期力が最小化される。
【００４２】
弁を制御するときに、弁が過負荷にならないように注意しなければならない。連続パルス又は余りに短いパルス間隔によって過負荷が生じることがある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 ギヤシフタを有する変速機の図である。
【図２】 ギヤシフタの列状配列の図である。
【図３】 ギヤシフタの図である。
【符号の説明】
１ シフトシリンダ
１Ａ シリンダ部分
１Ｂ シリンダ部分
２ シフトピストン
２Ａ シフトフォーク
２Ｂ 案内肩部
３ 位置測定装置
４ パルス操作弁
５ パルス操作弁
６ パルス操作弁
７ パルス操作弁
８ 旋削みぞ
９ ガイドバー
１０ 圧力管
１１ 圧力管
１２ シフトピストンの作動室
１３ ストップ面
１４ ストップ面
１０２ 変速機
１０４ クラッチ・ベルハウジング
１０６ 主変速機
１０８ 補助変速機
１１０ 駆動軸
１１２ 従動軸
１１４ 出力フランジ
１１６ ギヤシフタ
１１８ ギヤシフタ
１２０ ギヤシフタ
１２２ ギヤシフタ
１２４ シフトフォーク
１２６ スライドスリーブ
１２８ 軸
１３０ 歯車
１３２ 歯車
１３４ 電線
１３６ 制御装置
１３８ 圧力源
１４０ 管路
１４４ 結合部材

Claims (5)

  1. 各段ごとに弁（４、５、６、７）、シフトシリンダ（１）、ピストン（２）及びシフト部材（２Ａ）が統合された１個のユニットが設けられ、ギヤシフタ（１１８）が電気制御式パルス操作二二方弁（４、５、６、７）によって操作され、ギヤシフタ（１１８）が位置測定装置（３）に接続され、位置測定装置（３）の信号が二二方弁(４、５、６、７)へ伝送され、位置測定装置（３）が検出したシフトシリンダ（１）に対するピストン（２）の位置に応じて二二方弁（４、５、６、７）の制御を行う、異なる回転数で回転する変速機（１０２）の各部品と少なくとも１つの段を連結するための、制御流体によって操作されるギヤシフタ（１１８）において、
    ギヤシフタ（１１８)の結合の接続のときの二二方弁(４、５、６、７）のパルス周波数がギヤシフタ（１１８）の結合の切断のときより高いことを特徴とするギヤシフタ（１１８）。
  2. 平地でシフトするときの二二方弁（４、５、６、７）のパルス周波数が平坦でない車道でシフトするときのパルス周波数と異なることを特徴とする、請求項１又は２に記載のギヤシフタ（１１８）。
  3. 平地でシフトするときの二二方弁（４、５、６、７）のパルス周波数が平坦でない車道でシフトするときのパルス周波数より低いことを特徴とする、請求項３に記載のギヤシフタ（１１８）。
  4. 二二方弁（４、５、６、７）のパルス周波数を車両重量に応じて制御することができることを特徴とする、上記請求項のいずれか１つに記載のギヤシフタ（１１８）。
  5. 弁(４、５、６、７)に弁の定格電圧の数倍に相当する電圧が作用することを特徴とする、上記請求項のいずれか１つに記載のギヤシフタ(１１８)。
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